Устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе Советский патент 1993 года по МПК B08B9/04 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, в частности к технике очистки внутренних поверхностей трубопроводов,

При эксплуатации трубопроводов возникает необходимость в периодической очистке их внутренних поверхностей. Это осуществляется с помощью поршней, движущихся под давлением нагнетаемой среды. Для регулирования подачи рабочей среды важно знать точное местонахождение поршня в трубопроводе. Кроме того, не исключена возможность несанкционированной остановки очистного поршня. В этом случае возникает задача поиска места остановки. Для этих целей используются специальные устройства.

Обычно устройство состоит из двух частей - передающей и приемной. Передающая часть устанавливается непосредственно на поршне. По сигналу на.выходе приемной части, расположенной вблизи трубопровода, можно судить о моменте прохождения очистного поршня через заданное сечение трубопровода.

Известно устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе Т являющееся прототипом заявляемого изобретения.

Устройство состоит из двух основных частей - передающей и приемной. Передающая часть представляет собой очистной поршень с установленными на нем магнитными дисками. Приемная часть представляет собой чувствительный элемент со схемой обработки сигналов, обеспечивающей адаптацию к медленно меняющимся магнитным полям и реагирующей на быстро меняющееся магнитное поле, вызванное перемещением поршня с выдачей сигнала о его прохождении.

Упрощенная функциональная схема приемной части представлена на фиг. t. В качестве чувствительного элемента в ней использован феррозондовый датчик магнитного поля 1, имеющий подмагничиваю- щую обмотку 5, подключенную к выходу генератора импульсов 2, и сигнальную обмотку 4, подключенную к входу схемы обработки сигналов 3.

Работа основного изобретения заключается в следующем.

Приёмная часть устройства устанавливается с внешней стороны трубопровода и переводится в режим ожидания. В момент прохождения поршня изменяется напряженность магнитного поля в районе индукционного феррозондового датчика, что вызывает изменения магнитного .потока в стержнях последнего. Это в свою очередь

вызывает изменение переменного напряжения на сигнальной обмотке 4 и, как следствие, срабатывание схемы обработки сигналов и перевод ее в режим индикации.

В целях повышения помехозащищенности устройства схема обработки сигналов настраивается таким образом, чтобы ее срабатывание происходило только при скорости изменения магнитного потока VT,

где V п.мин p.макс, Vn.MMH и V п.макс

скорости изменения напряжённости магнитного поля в районе феррозондового датчика, соответствующие минимальной и максимальной скоростям движения поршня.

Устройство обладает высокой чувствительностью, однако имеет недостаток, затрудняющий использование приемной части в стационарном закапываемом варианте с дистанционным управлением, Недостаток связан с отсутствием возможности проверки работоспособности приемной части прибора после его включения. Работоспособность прибора при исполнении его в

переносном варианте (используется на. строящихся трубопроводах) может быть проверена с помощью перемещения в непосредственной близи от феррозондового датчика малогабаритного магнита. При размещении чувствительного элемента на глубине 2-3 м такая возможность отсутствует. Целью изобретения является повыше1- ние вероятности фиксации прохождения очистного устройства через заданное сечение трубопровода за счет обеспечения возможности предварительной проверки работоспособности приемной части устройства. : . . .

Цель изобретения достигается тем, что

феррозондовый датчик оснащен дополнительной обмоткой, в которой с помощью формирователя импульсов по сигналу от коммутатора формируется бросок тока, приводящий к изменению магнитного потока в

стержнях датчика и как следствие к срабатыванию прибора. .

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой, представленной на фиг, 2,

в состав приемной части устройства входит феррозондовый датчик 1, генератор импульсов подпитки 2 и схема обработки сигналов 3. Сигнальная обмотка 4 феррозондового датчика 1 подключена к схеме

обработки сигналов 3, а подмагничивающая обмотка 5 - к выходу генератора импульсов 2. Вновь введенными элементами являются дополнительная обмотка 6, формирователь импульсов 7 и коммутатор 8. При этом выход

коммутатора 8 соединен с входом формирователя импульсов 7, выход которого соединен с дополнительной обмоткой 6.

Работа устройства заключается в следующем.

После включения питания и окончания переходного процесса приемная часть устройства переходит в режим ожидания.. С помощью коммутатора 8 оператор подает сигнал на формирователь импульса 7. который обеспечивает нарастание тока в дополнительной обмотке 6, что влечет за собой изменение магнитного потока в стержнях феррозондового датчика 1 и как следствие изменение напряжения на сигнальной обмотке 4, что вызовет срабатывание схемы обработки сигнала, в связи с чем можно судить о работоспособности приемной части устройства.

Формирователь импульса 7 может быть построен по аналоговой или цифровой схеме. На фиг. 3 представлен вариант аналогового выполнения формирователя импульса. В его состав входят коммутатор 8, выход которого подключен к входу R R-S-триггера 9, интегрирующий усилитель 10, входом подключенный к выходу триггера 9, а выходом одновременно к дополнительной обмотке 6 и первому входу компаратора 11. Второй вход компаратора напряжения 11 соединен с выходом задатчика 12, а выход - с входом S-триггера 9.

Работа формирователя импульса заключается в следующем.

Пока коммутатор 8 не замкнут, на входах R и S R-S-триггера 9 - сигналы логической единицы, в связи с чем триггер 9 осуществляет хранение информации - логического нуля на своем выходе. При кратко- временном замыкании оператором контактов коммутатора 8 на входе R R-S- .триггера 9 появляется сигнал логического нуля, что приводит триггер 9 в единичное состояние на его выходе. При появлении напряжения логической единицы на входе интегрирующего усилителя 10на его выходе начинает плавно увеличиваться напряжение, вызывающее изменение магнитного потока в стержнях феррозондового датчика, Данное напряжение сравнивается на компараторе 11с опорным, поступающим с датчика порога 12. При превышении им опорного на выходе компаратора 11 появляется сигнал логического нуля, поступающий на вход S R-S-триггера 9 и переводящий его в нулевое состояние на выходе .

Вариант цифровой схемы формирователя импульса представлен на фиг. 4. В его состав входит R-S-триггер 9, генератор импульсов 13, счетчик импульсов 14 и цифроа- налоговый преобразователь 15.

Работа формирователя импульса заключается в следующем.

Пока коммутатор 8 не замкнут из входах S и R R-S-триггера 9 - сигнал логической 5 единицы, в связи с чем триггер 9 осуществ- . ляет хранение информации - логического нуля на своем выходе. Данный сигнал является запирающим для счетчика 14.

При кратковременном замыкании опе0 ратором контактов контактора 8 на выходе R-S-триггера 9 появляется сигнал логического нуля, что переведет триггер 9 в единичное состояние на его выходе. Логическая единица на выходе триггера 9 (и соответст5 венно на управляющем входе счетчика импульсов) разрешает прохождение импульсов от генератора 13, в результате чего двоичное число на счетчике начинает увеличиваться и на выходе цифроаналогово0 го преобразователя (и соответственно на дополнительной обмотке 6) появится ступенчато возрастающее напряжение. В момент появления логической единицы в последнем разряде счетчик 14 и триггер 9 5 обнулятся.

Параметры интегрирующего усилителя 10 (фиг. 3), частота генератора 13 и разрядность счетчика 14 (фиг. 4) выбираются исходя из того, что скорость нарастания

0 магнитного потока в стержнях феррозонда при проверке должна соответствовать скорости нарастания магнитного потока при средней скорости движения очистного поршня.

5При некоторых специфических отказах приемной части устройства потеря емкости интегрирующих элементов и т.д., проверка ее работоспособности при средней скорости нарастания магнитного потока не позво0 ляет судить о его работоспособности при минимальной и максимальной скорости нарастания (минимальной и максимальной скорости движения очистного поршня). В этом случае целесообразно проводить про5 верку на двух крайних скоростях нарастания магнитного потока. Функциональная схема устройства, обеспечивающая такую проверку, представлена на фиг, 5. От устройства (фиг. 2) оно отличается наличием

0 второго коммутатора 16, выход которого подключен к второму входу формирователя импульсов 7. Работа устройства не отличается от работы устройства, описанного ранее, за исключением того, что при

5 замыкании коммутатора 8 имитируется очистное устройство, движущееся с минимальной скоростью, а коммутатора 16 - с максимальной.

На фиг. б представлена функциональная схема формирователя импульса. Вновь

введенными элементами являются второй коммутатор 16, второй R-S-триггёр 17, второй интегрирующий усилитель 18 и сумматор 19. Работа формирователя импульса заключается в следующем. При кратковременном замыкании контактов контактора 8 (или 16) происходит перевод триггера 10 (или 17) в единичное состояние на выходе, что влечет за собой появление нарастающего напряжения на выходе интегрирующего усилителя 10 (или 18). Напряжение на выходе сумматора будет повторять напряжение на одном из входов (при условии замыкания контактов только одного контактора). Параметры интегрирующих усилителей 10 и 18

выбраны таким образом, чтобы при замыкании контактов контактора 8 скорость нарастания напряженности магнитного поля в районе феррозондового датчика была равна VT Vn.MHH ,з при замыкании контактов контактора 16 - V п-мин.

Устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе. Сущность изобретения: устройство содержит феррозондо- вый датчик (1), генератор импульсов (2), схему обработки сигналов (3), сигнальную обмотку (4), подмагничивающую обмотку (5), дополнительную обмотку (6), формирователь импульсов (7). 7-6-5 -4-3. 2-5. б ил.

Формула изобретения

CD

ГЧ СО.

а- г

Фиг. 6

Фиг.5